一种自动升降机装置

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别涉及一种自动升降机装置。

背景技术

目前，电子电器生产厂商在产品组装前会对PCBA进行I CT及FCT测试，以保证产品质。在现有的工艺中配备有自动升降机，用于输送产品至测机进行检测，减少了产品取放操作工人的数量，能够节省人力。但现有的自动升降机控制装置存在以下问题：没有故障检测功能，无法实时检测装置状态并及时报警；动力系统和制动系统是独立的结构，不方便安装和维修；无法实现对外直观的传递信息；无法进行远程操控等。

发明内容

为了实现本发明的上述目的和其他优点，本发明的目的是提供一种自动升降机装置，包括制动系统、动力系统、主控系统、人机交互系统、供电系统、遥控设备；其中，

所述制动系统与所述动力系统相连接，所述制动系统用于在制动时限制所述动力系统的动力输出；

所述主控系统用于控制所述制动系统的开关、控制所述动力系统的检测所述人机交互系统的交互信号，控制所述人机交互系统进行电量监控信息显示以及进行报警，以及在检测到制动触发信息时通过控制所述动力系统进行刹车或在动力输出结束时刹车；

所述供电系统用于为所述动力系统、所述主控系统供电；

所述主控系统内包含无线通信模块，所述无线通信模块用于将从所述遥控设备接收到的数据进行处理并做出对应的动作。

进一步地，所述制动系统包括抱闸，所述动力系统与所述抱闸相连接，所述抱闸用于在制动时，锁死限制所述动力系统的动力输出。

进一步地，所述动力系统包括把手、电位传感器、电子调速器、电机和减速机，所述电位传感器用于将所述把手的转动信号发送给所述主控系统，所述主控系统对把手的信号进行处理，同时输出电机控制信号，所述电子调速器用于接收电机控制信号后经过处理控制三相线的电流变化实现电机控制，所述电机与所述减速机通过中轴相连接，所述减速机用于降低所述电机的转速，加大所述电机的扭矩，所述电机的正反转用于实现升降机的上升或下降。

进一步地，所述电机为三相无刷电机。

进一步地，所述人机交互系统包括按键、显示模块、警示灯，所述按键包括控制急停的急停按键和控制升降机电源开关的开关按键，所述显示模块用于显示电量监控信息，所述警示灯用于在升降机出现故障时进行报警。

进一步地，所述主控系统包括主控板，所述主控板上集成有电源电量采集模块、ADC采集模块、DC-DC模块、PWM调制模块、温度传感器、霍尔电流传感器、继电器、按键检测模块；其中，

所述电源电量采集模块用于采集电源电压，所述主控板根据采集的电源电压计算出剩余电量；

所述ADC采集模块用于采集外部信号；

所述DC-DC模块用于为所述主控板供电；

所述PWM调制模块用于控制电机转速；

所述温度传感器用于监控电机和DC-DC模块的温度；

所述霍尔电流传感器用于检测电机、电子调速器故障；

所述继电器用于切换电机正反转方向；

所述按键检测模块用于检测按键信号，所述主控板根据检测到按键信号信号做出系统启停和系统急停的相应动作。

进一步地，所述电位传感器内置在所述把手内，所述电位传感器内置有滑动变阻器，所述ADC采集模块用于对把手转动的同时改变的滑动变阻器的阻值进行采集，所述主控板根据采集的阻值判定把手转动的角度改变给所述电子调速器的信号的大小实现改变电机转动的速度。

进一步地，所述电源电量采集模块通过分压采集电压，所述主控板检测到相应的电压后通过对比满电时测量电压，结合实际电池电压下降规律拟合成一元一次函数，计算出剩余电量。

进一步地，所述霍尔电流传感器检测UVW三相线的电流输出数字信号，所述主控板检测到数字信号后对比得出电流是否异常，通过电流的大小来判断电机或电子调速器是否工作正常。

进一步地，所述显示模块采用OLED显示屏，所述OLED显示屏的引脚与所述主控板采用硬线对接方式连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种自动升降机装置，加入了各种故障检测能够实时检测装置状态并及时报警；动力系统和制动系统结合成一体式结构方便安装和维修；采用了OLED显示屏对外传递信息更加直观；集成了无线通信技术，能够进行远程操控；PCB板采用了模块化设计方便安装；采用了卡槽式电池插拔方便，电池对插槽有防呆设计防止插反；把手能够上下来回转动，省去了方向按键；外部设置了紧急抱闸扳扭防止装置故障导致使用者被迫悬停；电机采用了大功率电机增加了续航和负载能力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例1的自动升降机控制装置原理图一；

图2为实施例1的自动升降机控制装置原理图二；

图3为实施例1的自动升降机控制装置结构示意图；

图4为实施例1的自动升降机控制装置内部结构爆炸图；

图5为实施例1的电池示意图：

图6为实施例1的电池接头示意图。

图中：1、把手；2、开关按键；3、急停按键；4、外部扳扭；5、电池；51、接头；6、抱闸；7、电机；8、减速机；9、外部齿轮；10、中轴；11、显示模块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

一种自动升降机装置，如图1、图2所示，包括制动系统、动力系统、主控系统、人机交互系统、供电系统、遥控设备；制动系统在整个系统中起着制动的作用，动力系统是整个装置中动力的来源；其中，

制动系统与动力系统相连接，制动系统用于在制动时限制动力系统的动力输出；

主控系统用于控制制动系统的开关、控制动力系统的检测人机交互系统的交互信号，控制人机交互系统进行电量监控信息显示以及进行报警，以及在检测到制动触发信息时通过控制动力系统进行刹车或在动力输出结束时刹车；

人机交互系统用于实现控制整个机器的电源开关、紧急制动、电量监控、系统报警等功能；使用者在使用时可以轻松的通过这些信号来了解和控制整个装置运行的状态，从而达到人机交互信息传递的目的。

供电系统用于为动力系统、主控系统供电；

如图5所示，供电系统采用蓄电锂电池5供电。该电池5采用12串2并的方式进行制作，一节锂电池5的饱和电压大约在3.7V左右，总电压应在42V左右；2并增加了电池5包的功率和放电能力，使续航得到了2倍的提升。如图6所示，电池5的接头51采用了防呆专用对插头，防止使用者反接导致直接造成整个系统不可逆转的损坏。

电池5充电器选用了220V 1.8A(MAX)输出，输出为39V 4A的锂电池5专用充电器，带有过充保护以及电量智能监控。电池5在充电之后满电电压为40V分两路，一路给无刷电机的电子调速器供电，一路通过DC-DC模块(40V转24V)给主控板供电，在主控板上集成了剩余电量采集电路。

主控系统内包含无线通信模块，无线通信模块用于将从遥控设备接收到的数据进行处理并做出对应的动作。无线通信模块支持透传，2.4G频段的通信采用自制协议进行传输数据，遥控器作为发送主机，主控板作为发送从机，主控板将接收到的数据进行处理来做出对应的动作，例如系统急停，转速控制。

本实施例中，制动系统分为手动和自动两个部分，手动和自动都包括抱闸6这个主要部件。该升降机运行中动力系统与抱闸6相连。如图3、图4所示，在制动时，抱闸6直接锁死限制动力系统的动力输出。其锁死的原理类似于自行车碟刹的原理，外部齿轮9和中轴10齿轮贴合限制中轴10转动，松开非贴合时动力系统就能正常带动负载。

自动部分由主控系统控制，主控系统给出信号则抱闸6开，给出信号的时机由主控系统决定。主控系统自动检测何时刹车并在某种特定条件下(例如，系统故障或系统急停等)进行刹车或在动力输出结束时刹车；在一实施例中，由主控系统根据使用者的动作自行判断抱闸6锁死的时机，例如把手1不转的时候。手动部分则是在装置出现故障无法正常运作或整个系统供电不足时提供紧急的手动制动功能。使用者可自行通过拨杆类装置来解锁抱闸6，使装置在一定速度范围内下降，保证使用者在装置无法正常工作卡死时也能安全下降。例如，在紧急情况下，通过外部扳扭4向外扳动可以手动开启抱闸6，这种情况一般用于装置没电时和装置故障时。抱闸6的开启和关闭是由数字信号决定的，两根信号线，其中一根为地，另一根为信号线，有效电平在24V左右，给出24V抱闸6开启，正常不开抱闸6悬挂，30分钟负载下滑距离几乎可以忽略不计。

如图3、图4所示，动力系统包括把手1、电位传感器、电子调速器、电机7和减速机8，电位传感器用于将把手1的转动信号发送给主控系统，主控系统对把手1的信号进行处理，同时输出电机7控制信号，电子调速器用于接收电机7控制信号后经过处理控制三相线的电流变化实现电机7控制，电机7与减速机8通过中轴10相连接，减速机8用于降低电机7的转速，加大电机7的扭矩，电机7的正反转用于实现升降机的上升或下降。

本实施例中，电机7采用高功率三相无刷电机，最大转速可达到4800RPM/min，扭矩最高可达8445.98mN.m，电机7的控制是由三相线进行控制。无刷电机本身只需要三相线的电流相互作用下工作，三相一般为U、V、W，通过UVW三相线电流差值的不同，可以让电机7中的线圈产生不同的磁场，从而带动电机7中的转子转动，将磁场能转化成机械能。

减速机8和电机7相连的作用在于“减速”，电机7转动的功率是由转速、扭矩两个参数决定的，功率＝转速*扭矩，电机7在功率一定的情况下转速和扭矩成反比，电机7在不加减速机8的情况下单独工作时转速大扭矩小，扭矩小很难带动负载，加上减速机8之后就能将电机7的转速降低，从而加大电机7的扭矩，其原理相当于两个齿轮相互作用，小齿轮相当于电机7，大齿轮相当于减速机8，小齿轮的转速大，小齿轮和大齿轮相互作用之后，大齿轮在保持功率基本不变的情况下大齿轮的转速会减小，扭矩会变大，从而可以带动一定重量的负载。

电机7的三相线接无刷电机的电子调速器三相输出线，无刷电机的电子调速器由PWM调控，电机7的正反转由继电器控制UVW三相线，将电子调速器的输出和电机7的输入进行交互相接来实现电机7的正反转。电机7正转实际对应上升或下降，电机7反转则方向相反，减速机8将电机7的高转速转化成高扭矩就可以带动大负载工作。

人机交互系统包括按键、显示模块11、警示灯，按键为机械按键，按键包括控制急停的急停按键3和控制升降机电源开关的开关按键2，显示模块11用于显示电量监控信息，警示灯用于在升降机出现故障时开启进行报警。显示模块11可以是显示灯条或者数码管。

主控系统包括主控板，是以ARM单片机为核心MCU，通过制作PCB板来控制处理和响应各种信号的输入输出，实现抱闸6的开关，电机7的转动控制，以及各类硬件按键的信号检测。主控板也是用来实现各种个性化的功能(例如，温度检测，重力检测，GPS模块集成等)以及装置整个系统运作的核心。

具体的，主控板上集成有电源电量采集模块、ADC采集模块、DC-DC模块、PWM调制模块、温度传感器、霍尔电流传感器、继电器、按键检测模块、用于Debug的调试串口；其中，

电源电量采集模块用于采集电源电压，主控板根据采集的电源电压计算出剩余电量；

ADC采集模块用于采集外部信号；

DC-DC模块用于为主控板供电；

PWM调制模块用于控制电机7转速；

温度传感器用于监控电机7和DC-DC模块的温度；

霍尔电流传感器用于检测电机7、电子调速器故障；

继电器用于切换电机7正反转方向；

按键检测模块用于检测按键信号，主控板根据检测到按键信号信号做出系统启停和系统急停的相应动作。

动力系统中，电位传感器内置在把手1内，外部把手1转动通过独立电位传感器传递信号给主控板后，主控板通过一系列算法，例如通过多次采集取均值的滤波方式，对把手1的信号进行处理，同时输出电机7控制信号，由电子调速器接收信号后，经过电子调速器处理控制UVW三相线的电流变化，从而达到控制电机7的效果。

电位传感器内置有滑动变阻器，把手1在转动的同时可以改变滑动变阻器的阻值，ADC采集模块用于对把手1转动的同时改变的滑动变阻器的阻值进行采集，主控板根据采集的阻值判定把手1转动的角度，从而改变主控板给电子调速器的信号的大小实现改变电机7转动的速度。

故障检测上，电源电量采集模块通过分压采集电压，主控板检测到相应的电压后通过对比满电时测量电压，结合实际电池5电压下降规律拟合成一元一次函数，从而计算出剩余电量。

电机7、电子调速器故障检测电路，霍尔电流传感器检测UVW三相线的电流输出数字信号，主控板检测到数字信号后进行一系列计算对比得出电流是否异常，通过电流的大小来判断电机7或电子调速器是否工作正常。正常工作时，UVW三相电流会稳定在一定的数值范围；当电机7或者电子调速器故障时，电流会过大或者过小；当电流超出正常范围后，判定电机7或电子调速器故障。温度传感器电路，通过温度传感器(RTC热敏电阻)来检测电机7和电源模块的温度，通过ADC采集模块来采集阻值，主控板收到响应数据后即可计算出温度，根据温度来判定是否过温，若过温则触发过温保护。

显示上，显示模块11采用OLED显示屏，在实际测试中单独接OLED显示屏时仅作pin脚转接，在实际工作上电机7的转动和装置的抖动会影响到信号的稳定传输，将OLED显示屏的引脚与主控板采用硬线对接方式连接，不容易受影响，显示稳定。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变换。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。